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The SuperCam instrument, onboard the Perseverance rover, enables the characterization of rocks on the surface of Mars, at a distance of several meters from the rover, via laser-based spectroscopy techniques -- LIBS, Raman and luminescence -- and using the reflectance of sunlight in the visible and infrared ranges (VISIR).We study the combination of these spectroscopy techniques, to optimize the acquisition and processing of multi-technique data and ultimately reinforce the geological interpretation derived from the spectra, with a specific focus on the characterization of carbonates.To do so, we developped a new laboratory setup, to study time-resolved LIBS, Raman and luminescence spectroscopy.Through the study of plasma-induced luminescence, and its applicability on Mars, we investigated the diversity of emissions associated to the ablation plasma, the excitation regimes and the influence of atmospheric conditions.However, the continuum signal in Raman spectra remains hard to interpret.In parallel, we studied numerical strategies for multi-technique data analysis. We assembled a LIBS - Raman - VISIR database on natural rock samples, and used it to train supervised classification models based on random forests.Studying different models, we identified risks and biases related to the database or the algorithm itself, but also cases where low-level data fusion improves the classification performances and reveals correlations throughout the multi-technique data.Finally, the lessons learned from these studies have been applied to Mars data. In particular, we developed a specific strategy to identify and characterize carbonates based on SuperCam LIBS, Raman and VISIR data. We thus showed the strength of the synergy of SuperCam investigation techniques, and identified several carbonate phases in Jezero crater, which record multiple alteration episodes.; Dans le cadre de la mission Mars 2020 (NASA), l'instrument SuperCam permet la caractérisation de cibles géologiques à plusieurs mètres de distance autour du rover, notamment via des techniques de spectroscopie basées sur l'utilisation d'impulsions laser -- LIBS, Raman, luminescence -- et de la spectroscopie de réflectance du rayonnement solaire dans les domaines visible et infrarouge (VISIR).Les travaux de thèse présentés dans ce mémoire traitent de l'intérêt de combiner ces différentes techniques pour renforcer les interprétations géologiques, en particulier pour la caractérisation des carbonates.Pour cela, nous cherchons à approfondir la compréhension des processus physiques mis en jeu, des données spectrales, et des outils numériques qui permettent d'en extraire l'information.Nous avons mis en place un nouveau banc de test, pour tirer parti de la résolution temporelle dans le cadre des spectroscopies LIBS, Raman et de luminescence, en conditions atmosphériques martiennes. À travers l'étude de la luminescence induite par plasma, et de sa faisabilité sur Mars, nous avons exploré la diversité des émissions associées au plasma d'ablation, les régimes d'excitation, et l'influence des conditions atmosphériques.En revanche, l'analyse du fond continu détecté dans les spectres Raman reste à approfondir.Par ailleurs, nous avons assemblé une base de données LIBS - Raman - VISIR pour explorer différentes stratégies d'analyse de données mono- ou multi-techniques. Notre approche numérique, basée sur des forêts aléatoires, a mis à jour des biais liés à la base de données d'apprentissage ou à l'algorithme, mais surtout des situations dans lesquelles la fusion de données permet de renforcer les performances de classification et de révéler des corrélations entre les variables des différentes techniques.Nous avons ensuite appliqué les leçons tirées de ces études aux analyses effectuées sur Mars avec SuperCam. En particulier, nous avons identifié plusieurs phases de carbonates dans le cratère Jezero, montrant l'efficacité de la synergie des techniques spectroscopiques de SuperCam pour cette étude, et permettant de tracer de multiples épisodes d'altération aqueuse dans le cratère.

Cette thèse présente les avancées dans l'étude des étoiles naines blanches magnétiques. L'étude des étoiles naines blanches en général, le state final d'évolution de près de 95% des étoiles de notre galaxie, permet d'obtenir de l'information cruciale sur leurs progéniteurs. Se pencher sur les propriétés des champs magnétiques des étoiles naines blanches par opposition à celles de leur progéniteur, beaucoup plus difficiles à observer en partie à cause de la faible intensité du champ, est bien plus réalisable. Plusieurs hypothèses ont été formulées afin de décrire l'origine et l'évolution de ces objets atypiques. Que les champs soient d'origine fossile suite à l'évolution d'une étoile isolée et conservation du flux magnétique, ou créés lors de la rotation rapide de la fusion de deux étoiles, il nous faut bien comprendre leur résultat, les naines blanches magnétiques, avant de pouvoir retracer leur évolution. Toutefois, les modèles de naines blanches magnétiques d'aujourd'hui reposent sur un nombre d'approximation, qui ne sont valides jusqu'à une relativement faible intensité de champ. Ceci a été la motivation derrière ce projet de doctorat. Nous avons implémenté un traitement des raies d'absorption utilisant le calcul des énergies de transition de l'atome d'hydrogène et d'hélium sous champs magnétiques arbitraires. Ces calculs, fournis par le groupe de l'université de Tübingen en Allemagne, ont utilisé une approche numérique à la résolution de l'Hamiltonien de l'atome d'hydrogène et d'hélium en présence d'un champ magnétique d'intensité arbitraire. Cet ajout aux modèles d'atmosphères permet de modéliser la position et l'intensité des raies d'absorption dans le spectre des étoiles. Une procédure de discrétisation de la surface visible de l'étoile nous permet de modéliser des champs magnétiques avec une géométrie arbitraire, tel qu'un dipôle décentré et incliné par rapport à l'observateur. Ces nouveaux outils ont été utilisés afin d'étudier en premier lieu un ensemble des naines blanches magnétiques avec une atmosphère riche en hydrogène. De ces résultats, nous avons déterminé une distribution de masse de ces étoiles, avec une masse moyenne significativement plus élevée que leurs homologues non-magnétiques, tels qu'attendu par les théories d'évolution binaires. Les informations extraites des différentes caractéristiques des distributions obtenues suite à cette analyse ne nous permettent cependant pas de favoriser une hypothèse d'évolution plutôt qu'une autre. Suite à ceci, celles avec une atmosphère riche en hélium ont été les prochaines à être analysées. Nous avons ainsi déterminé rigoureusement, pour la première fois, les paramètres magnétiques de ces étoiles riches en hélium., This thesis presents advances in the study of magnetic white dwarf stars. The study of white dwarf stars in general, the final state of evolution of nearly 95% of the stars in our galaxy, provides crucial information about their progenitors. It is much more feasible to study the magnetic field properties of white dwarf stars as opposed to their progenitor stars, which are much more difficult to observe in part because of the weak field strength. Several hypotheses have been formulated to describe the origin and evolution of these atypical objects. Whether the fields are of fossil origin following the evolution of an isolated star and conservation of magnetic flux, or created during the rapid rotation of the merger of two stars, we need to understand their result, the magnetic white dwarfs, before we can trace their evolution. However, today's models of magnetic white dwarfs rely on a number of approximations, which are only valid up to relatively low field strengths. This was the motivation behind this doctoral thesis. We have implemented a treatment of the absorption lines using the calculation of the transition energies of the hydrogen and helium atom under arbitrary magnetic fields. These calculations, provided by the group of the University of Tubingen in Germany, used a numerical approach to the resolution of the Hamiltonian of the hydrogen and helium atom in the presence of a magnetic field of arbitrary intensity. This addition to atmospheric models allows to model the position and intensity of absorption lines in the spectrum of stars. A discretization procedure of the visible surface of the star allows us to model magnetic fields with an arbitrary geometry, such as an offset and inclined dipole. These new tools have been used to study first a set of magnetic white dwarfs with a hydrogen-rich atmosphere. From these results, we have determined a mass distribution of these stars, with an average mass significantly higher than their non-magnetic counterparts, as expected by the binary evolution theories. The information extracted from the different characteristics of the distributions obtained from this analysis does not however allow us to favor one evolutionary hypothesis over another. Following this, those with a helium rich atmosphere were the next to be analyzed. We have thus determined rigorously, for the first time, the magnetic parameters of these helium-rich stars.

Energy storage is a major issue of our times. However, electrochemical devices and their current performances, particularly in terms of power, are far from following the growing needs, especially in the field of transportation industry. Ionic liquids (ILs) show remarkable properties: low vapor pressure, high ionic conductivity, high chemical, thermal and electrochemical stability. They meet key criteria for safe energy storage such as lithium batteries. However, the fluctuating nano-segregation observed in bulk ILs acts as transient energy barriers hampering the long-range diffusional processes and hence to the ionic conductivity.We propose an original battery separator able to boost the transport properties of IL based electrolytes (IL + lithium salt) combining several effects:-The nanometric confinement of the electrolyte within Carbon NanoTubes (CNTs) to frustrate the formation of the nano-structures observed in bulk.-A one-dimensional (1D) ionic conduction pathway offered by vertically aligned CNT-based membranes. The interior of the CNTs are the pores (diameter 4 nm) of this polymer composite system.In order to use this porous membrane as an “all-solid” battery separator, we graft a nanoscale layer of ion-conducting polymers based on IL onto the end of the CNT. This grafted layer electrically insulates the CNT from the electrodes. The CNT are then filled with LI-based electrolytes. We show a drastic increase in the ionic conductivity of these confined (1D) electrolytes in CNT membranes. We report a gain of a magnitude order compared to the bulk analogues. To understand the origin of these phenomena, we carry out a multiscale study of the dynamics of bulk and confined IL. This study is combining PFG-NMR (µm/ms) and neutron scattering (QENS, NSE, ps-ns/ Å-nm). At the molecular scale, the dynamic is activated at lower temperatures in confinement (from 10 to 20°C) than in bulk and is accompanied by a gain of a factor 2 to 3 in the long-range diffusion coefficient.Results of simulations by molecular dynamics make it possible to attribute the gain in conductivity to an upheaval in the organization of the electrolyte under confinement. The electrolyte is organized in the axis of the CNT according to concentric cylindrical domains. In the area of low density, a preferential path for good conductivity of lithium ions is arranged. A battery separator such as this CNT membrane charged with IL and lithium salts is a promising “all-solid-state” battery.; Le stockage de l'énergie est un enjeu majeur de notre temps. Cependant, les dispositifs électrochimiques et leurs performances actuelles, particulièrement en termes de puissance, sont loin de suivre les besoins croissants, notamment dans le domaine de l'industrie des transports. Les liquides ioniques (LI) présentent des propriétés physico-chimiques remarquables notamment une faible pression de vapeur saturante et une bonne stabilité chimique, thermique et électrochimique. Ils répondent aux critères clés pour un stockage sûr de l'énergie, notamment dans les batteries au lithium. Cependant, la nano-ségrégation spontanée et fluctuante observée dans les LI en volume (bulk) agit comme une barrière énergétique transitoire aux processus de diffusion à longue distance et entrave donc la conductivité ionique.Dans ce contexte, nous proposons un séparateur de batterie original capable de décupler les propriétés de transport des électrolytes à base de LI (LI + sels de lithium) combinant plusieurs effets :-Le confinement nanométrique de l'électrolyte au sein des NanoTubes de Carbone (NTC) pour bouleverser la nano-structure observée en volume.-Une voie de conduction ionique unidimensionnelle (1D) offerte par des membranes à base de NTC alignés verticalement. L'intérieur des NTC sont les pores (diamètre 4 nm) contenant cet électrolyte composite.Pour pouvoir utiliser cette membrane poreuse comme séparateur de batterie « tout-solide », nous greffons une couche nanométrique de polymères conducteurs ioniques à base de LI sur l’extrémité des NTC. Cette couche greffée isole électriquement les NTC des électrodes. Les NTC sont ensuite remplis d'électrolytes à base de LI.Nous montrons une augmentation drastique de la conductivité ionique de ces électrolytes confinés (1D) dans des membranes de NTC : nous rapportons un gain d'un ordre de grandeur par rapport à leurs analogues en volume. Pour appréhender l’origine de ces phénomènes, nous réalisons une étude multi-échelle de la dynamique du LI en bulk et confiné, en combinant PFG-NMR (µm / ms) et diffusion de neutron (QENS, NSE : ps - ns / Å - nm). A l’échelle moléculaire, la dynamique s’active à plus basses températures en confinement (de 10 à 20 °C) qu’en bulk et s’accompagne d’un gain d’un facteur 2 à 3 du coefficient de diffusion à longue distance du cation.Des résultats de simulations par dynamique moléculaire permettent d’attribuer le gain de conductivité à un bouleversement de l’organisation de l’électrolyte sous confinement : l’électrolyte s’organise dans l’axe du NTC selon des domaines cylindriques concentriques aménageant, dans les zones de faible densité, un chemin préférentiel pour une bonne conductivité des ion lithium. Un séparateur de batterie comme membrane de NTC chargé en LI et sels de lithium est un séparateur prometteur de « batterie tout solide ».

Elemental analyses of materials usually require calibration with standard samples of composition close to that of the material to be analyzed. The so-called calibration-free LIBS analysis eliminates this long and expensive calibration step, offering the possibility of a direct and rapid measurement via the simple comparison of the emission spectrum of the plasma induced by laser irradiation of the sample with a calculated spectrum. This approach presents a unique tool in analytical chemistry, opening new perspectives for many applications requiring rapid and low-cost measurements, such as environmental monitoring, food safety, materials recycling and quality control in the industry. However, calibration-free LIBS is still considered a qualitative or at best semi-quantitative analysis technique due to its analytical performance that was not clearly established. This study, carried out in the frame of a collaboration between the LP3 laboratory and Cetim Grand Est, aimed to assess the analytical performance of calibration-free LIBS for two types of materials of great interest in industry: glasses and alloys. Therefore, all the errors associated to compositional measurements are taken into account, and a rigorous calculation of the error propagation is performed to establish expressions of the analytical error. We show in particular that the main error sources in calibration-free LIBS analysis are the uncertainties associated to the transition probabilities and the error due to the apparatus response. When self-absorbed lines are used for the measurement, several additional error sources appear. They concern the error growth due to the intensity lowering, that depends on the spectral shape of the analytical transition and on the intensity measurement method, and errors associated to the line width and the plasma size. Finally, the evaluation of all these errors allows us to minimize the uncertainty of the analytical measurement via the selection of most appropriateanalytical lines. The implementation of a procedure for checking and correcting the spectrometer calibration, based on the exploitation of the laser plasma itself, also improves the precision of the analytical measurement.When the calibration-free LIBS analysis is performed using an industrial experimental set-up with measurements in air using a spectrometer of reduced resolving power, a lowering of the analytical performance is observed due to the loss of the spectrometer calibration and the inability to perform the calibration correction procedure.The identification of the main error sources in the context of this study opens new perspectives to be explored in order to improve the analytical performance of calibration-free LIBS measurements, under the most favorable experimental conditions and under industrial analysis conditions.; L’analyse élémentaire des matériaux nécessite habituellement un étalonnage à l’aide d’échantillons de composition connue et proche de celle de l’échantillon à analyser. L’analyse LIBS autocalibrée permet de s’affranchir ce cette étape d’étalonnage longue et coûteuse, offrant la possibilité d’une mesure directe et rapide par la simple comparaison du spectre d’émission du plasma induit par irradiation laser de l’échantillon avec un spectre calculé. Cette approche présente un outil unique en chimie analytique, ouvrant de nouvelles perspectives pour de nombreuses applications nécessitant des mesures rapides et en grand nombre telles que la surveillance de l’environnement, la sécurité alimentaire, le recyclage et traitement des déchets et le contrôle de qualité dans l’industrie.Cependant, l’analyse LIBS autocalibrée est encore considérée comme une technique d’analyse qualitative ou au mieux semi-quantitative en raison de ses performances analytiques qui ne sont pas clairement établies. Cette étude, réalisée dans le cadre d’une collaboration entre le laboratoire LP3 et le Cetim Grand Est, avait alors comme objectif d’évaluer les performances analytiques de l’analyse LIBS autocalibrée pour deux types de matériaux présentant un fort intérêt pour l’industrie : les verres et les alliages. Pour cela, toutes les erreurs associées aux mesures compositionnelles sont prises en compte, et un calcul rigoureux de la propagation des erreurs est appliqué afin d’établir des expressions de l’incertitude analytique. On montre ainsi que les principales sources d’erreur de l’analyse LIBS autocalibrée sont les incertitudes associées aux probabilités de transition et l’incertitude due à la réponse d’appareil. Lorsque des raies autoabsorbées sont utilisées pour la mesure, plusieurs sources d’erreur supplémentaires apparaissent. L’incertitude due à l’autoabsorption, qui dépend du profil spectral de la raie et de la manière dont l’intensité de raie est mesurée, s’ajoute à l’incertitude de largeur de raie ainsi que l’incertitude de la dimension du plasma. Toutes ces sources d’erreur sont étudiées pour minimiser l’incertitude de la mesure analytique par le choix de la raie spectrale appropriée. La mise en place d’une procédure de correction de l’étalonnage du spectromètre basée sur l’exploitation du plasma laser lui-même, permet aussi d’améliorer la précision de la mesure analytique. Lorsque l’analyse LIBS autocalibrée est effectuée en utilisant un dispositif expérimental industriel avec des mesures sous air et un spectromètre de faible résolution, une amplification des erreurs sur les mesures analytiques est observée en raison de la perte de l’étalonnage du spectromètre et l’incapacité d’effectuer la procédure de correction de l’étalonnage.L’identification des principales sources d’erreur dans le cadre de cette étude ouvre des pistes à explorer afin d’améliorer les performances analytiques des mesures LIBS autocalibrées, dans les conditions expérimentales les plus favorables et dans les conditions d’analyse industrielle.

The conventional wet-process of production of phosphoric acid consists of a leaching of phosphate ores with sulfuric acid during which several impurities (metallic, sulfate, chloride are dissolved concomitantly. Phosphoric acid and phosphate salts are used in various applications such as fertilizers, food additives, electronic etching agent or pharmaceutical excipients and must therefore meet appropriate of specifications regarding their purity. As a consequence, the concentration of these impurities must be reduced by performing purification steps. At the industrial scale, the purification of phosphoric acid is performed mainly by liquid-liquid extraction. The operation consists in extracting as selectively as possible the phosphoric acid molecules initially contained in the leaching juice into an appropriate organic phase. However this process is not selective enough and some of the impurities are co-extracted. This leads to the necessity of performing additional purification steps to meet the requested specifications, which increases both the complexity of the global treatment and its cost. The knowledge of the speciation of impurities in concentrated phosphoric acid is essential to understand the physicochemical reasons for their co-extraction and, in fine, to design more selective extraction solvents. For example, the solvents presently used for the purification of H₃PO₄ are not selective enough against titanium(IV). Thus, this PhD thesis work aims at characterizing the speciation of this metal in a large range of phosphoric acid concentration, in order to identify subsequently the equilibria responsible for its co-extraction with H₃PO₄. This thesis is based on an original approach combining the use of spectroscopic and molecular modeling techniques. Synthetic solutions containing both titanium(IV) and phosphoric acid have been characterized using different spectroscopic techniques including UV-Visible, Nuclear Magnetic Resonance (³¹P NMR) and X-Ray Absorption (XAS) spectroscopies. Thus, the structure of the complexes formed in phosphoric acid has been studied by comparing UV-Visible spectra and calculations implementing time-dependent density functional theory (TD-DFT). The nuclearity of these complexes has also been estimated by comparing the values of the self-diffusion coefficients determined experimentally by ³¹P NMR with the values calculated by molecular dynamics for different species of titanium (IV) potentially present in solution. The coordination of titanium (IV) was also studied by analyzing the EXAFS (Extended X-Ray Absorption Fine Structure) spectra using ab-initio molecular dynamics simulations explicitly taking into account the solvation of the complexes.Finally, UV-Visible spectral data have been analyzed by a chemometric approach, based on a principal component analysis (PCA), allowing us to extract quantitative information about the distribution of the complex species identified in concentrated phosphoric acid. From all these results, it was possible to propose for the first time a diagram of speciation of titanium (IV) in phosphoric acid for a range of concentrations between 6 and 13 mol.L⁻¹, underlining the evolutionary presence of three mono- and poly-nuclear titanium (IV) complexes, the predominant species of which is [Ti(OH)(H₃PO₄)₂(H₂PO₄)]²⁺., L’acide phosphorique et les sels de phosphates sont utilisés dans le monde entier dans la production de fertilisants, d’additifs alimentaires, mais également comme agent de gravure dans l’industrie électronique et pour diverses applications de l’industrie pharmaceutique. Selon l’application visée, un degré de pureté plus ou moins élevé peut être requis vis-à-vis d’un certain nombre d’impuretés dissoutes conjointement avec l’acide phosphorique lors de la lixiviation des roches phosphatées par l’acide sulfurique (voie humide, constituant aujourd’hui le procédé quasi exclusif de production de H₃PO₄). Il est donc nécessaire d’éliminer ces impuretés (espèces métalliques, sulfate, chlorure, etc.). A l’échelle industrielle, la purification de l’acide phosphorique est réalisée principalement par extraction liquide-liquide. L’opération consiste à extraire le plus sélectivement possible les molécules d’acide phosphorique initialement contenues dans le jus de lixiviation dans une phase organique appropriée. Cependant une telle extraction n’est pas totalement sélective et certaines impuretés sont co-extraites. Par la suite, des étapes complémentaires doivent être ajoutées, ce qui complexifie l’ensemble du procédé et le rend plus coûteux. La connaissance fine de la spéciation des impuretés gênantes présentes dans l’acide phosphorique concentré (8-14,5 mol.L⁻¹) est donc une donnée importante pour comprendre les raisons physicochimiques de leur co-extraction et, in fine, pour modifier le procédé afin de s’affranchir de cette dernière. Par exemple, les solvants actuellement utilisés ne sont pas suffisamment sélectifs vis-à-vis du titane(IV). Ce travail de thèse est donc centré sur l’étude de la spéciation du titane(IV) sur une large gamme de concentration en acide phosphorique dans le but de pouvoir identifier ultérieurement les équilibres responsables de sa co-extraction avec l’acide phosphorique. Cette thèse repose sur une approche originale combinant des méthodes d’analyses spectroscopiques et des calculs de modélisation moléculaire. Des solutions synthétiques d’acide phosphorique contenant du titane(IV) ont été caractérisées par spectroscopies UV-Visible, de Résonnance Magnétique Nucléaire (³¹P RMN) et par spectroscopie d’absorption des rayons X. Ainsi, la structure des complexes formés dans l’acide phosphorique a pu être étudiée par la comparaison des spectres UV-Visible et de calculs implémentant la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps (TD-DFT). La nucléarité de ces complexes a également pu être évaluée en comparant les valeurs des coefficients d’autodiffusion déterminées expérimentalement par RMN ³¹P aux valeurs calculées par dynamique moléculaire pour différentes espèces de titane(IV) potentiellement présentes en solution. La coordination du titane(IV) a pu aussi être étudiée en analysant les spectres EXAFS (Extended X-Ray Absorption Fine Structure) à l’aide de simulations de dynamique moléculaire ab-initio prenant explicitement en compte la solvatation des complexes. Enfin, l’exploitation des spectres UV-Visible par un outil chimiométrique fondé sur une analyse en composants principaux a permis d’extraire des informations quantitatives sur la répartition des complexes de titane(IV) présents dans l’acide phosphorique concentré. A partir de l’ensemble de ces résultats, il a été possible de proposer pour la première fois un diagramme de spéciation du titane(IV) dans l’acide phosphorique pour une gamme de concentrations comprises entre 6 et 13 mol.L⁻¹, soulignant la présence évolutive de trois complexes de titane(IV) mono- et poly-nucléaires dont l’espèce prédominante est [Ti(OH)(H₃PO₄)₂(H₂PO₄)]²⁺.

New hybrid systems involving metallic nanoparticles and organic molecules are a prime matter of interest because of their new properties coming from the synergy between the hybrid building blocks. Many fields can take advantage of them: imaging, electronics, coating and detection in biological systems. The key points of such devices are understanding the properties at the nanometric scale and upscaling them to the macroscopic scale.This PhD work rely on the use of gold nanorods and photochromic compounds, more precisely diarylethenes. Gold nanorods exhibit unique enhancement ability thanks to surface plasmon, while diarylethenes are reversible molecular photo-switches (photo-conversion between two isomers having different optical properties).We developed and studied in solution hybrid reversible photo-switchable materials combining a gold nanorod and several molecules of diarylethenes, grafted to the surface thanks to a process based on electrostatic interactions. The molecules we use are charged and we characterized them by steady-state and time-resolved spectroscopies, supported by TD-DFT calculations. Both nanoparticles' (plasmon resonance) and molecules' (photo-conversion dynamics) properties change as a result of their mutual interactions inside the hybrid material.In order to transpose these properties to the macroscopic scale, we developed a new method combining deep-UV lithography and specific nanoparticle functionalization. Hence we got large-scale organized gold nanorods self-assemblies showing huge plasmonic coupling and studied them by photo-emission electron microscopy to characterize their local field and the plasmonic couplings (position and intensity).Such autonomous devices are very promising because triggered by light, one of the most eco-responsible stimulus. Mastering the upscaling of specific properties from nanoscopic to macroscopic scale opens new ways in molecular opto-electronics, medical imaging and adaptative autonomous materials., Le développement de systèmes hybrides combinant nanoparticules métalliques et molécules organiques est d'un intérêt majeur car ils présentent des propriétés optiques inédites grâce à la synergie entre ces composantes. De nombreux domaines peuvent en profiter : imagerie, électronique, revêtements et détection dans des systèmes biologiques. Les enjeux actuels de tels systèmes portent sur la compréhension des propriétés à l'échelle nanométrique et leur transposition à l'échelle macroscopique.Les travaux réalisés au cours de cette thèse reposent sur l'utilisation de nanobâtonnets d'or et de molécules photochromes, plus précisément de diaryléthènes. Les nanobâtonnets d'or possèdent un pouvoir d'exaltation unique (plasmon de surface) tandis que les diaryléthènes ont un rôle d'interrupteur moléculaire réversible piloté par la lumière (photo-conversion entre deux formes de propriétés optiques différentes).Nous avons conçu et étudié en solution des matériaux hybrides réversibles photo-commutables combinant un nanobâtonnet d'or et de multiples molécules de diaryléthènes, greffés à la surface grâce à un procédé reposant sur des interactions électrostatiques. Les molécules utilisées sont chargées et ont été caractérisées par spectroscopies stationnaire et résolue en temps, et modélisées par calculs TD-DFT. Les propriétés de la nanoparticule (positionnement de la bande plasmon) et de la molécule (dynamique de la photo-conversion) sont impactées par leurs interactions réciproques au sein du matériau hybride.Pour transposer ces propriétés à l'échelle macroscopique, nous avons développé une nouvelle méthode reposant sur l'utilisation de la lithographie par rayonnement ultraviolet profond et une fonctionnalisation spécifique des particules. Ceci nous permet de réaliser des assemblages organisés étendus de nanobâtonnets d'or présentant de forts couplages. Ces derniers sont étudiés par microscopie à photo-émission d'électrons pour acquérir une cartographie du champ proche et caractériser les couplages plasmoniques (position et intensité).De tels systèmes autonomes sont très prometteurs car modulables et pilotables grâce à un stimulus écoresponsable : la lumière. La maîtrise du passage de l'échelle nanométrique à macroscopique avec des propriétés spécifiques ouvre une nouvelle voie dans l'optoélectronique moléculaire, l'imagerie médicale et les matériaux adaptatifs autonomes.

The birth of magnetic resonance imaging (MRI) marks a major advance in the history of radiology. For almost 50 years, MRI has become an indispensable imaging and diagnostic tool. One of the main objectives is now to obtain better contrast and sensitivity in order to understand the biochemical and biological phenomena for better patient diagnostics, this is called molecular imaging. The principle of this discipline is to detect specific molecules, such as DNA sequences, cell markers, enzymes, reactive species ... It will then be possible, for example, to detect nascent cancers. The specific molecules are often present in very small quantities in the tissues and require imaging techniques with very good sensitivity. MRI has very good resolution but suffers from a lack of sensitivity. This is why contrast agents are added in order to gain in sensitivity. Conversely, optical imaging benefits from increased sensitivity but does not allow in-depth study. By coupling these two techniques, it would then be possible to study with precision the molecular mechanisms deep within the tissues.This thesis project was born in order to develop contrast agents based on lanthanides and non-innocent ligands that specifically respond to oxidative stress. The detection of this oxidative stress by several different techniques could be achieved using a bimodal probe which would combine the benefits of MRI and optical imaging, as good resolution and high sensitivity. In order to gain even more sensitivity, a new technique derived from MRI, called "CEST" for Chemical Exchange Saturation Transfer was born.The aim of this thesis is to provide the proof of concept of bimodal probes for the detection of reactive oxygen species by magnetic imaging and optical imaging techniques. For this, new families of lanthanide complexes with a radical or pro-radical ligand have been chemically synthesized and have been studied by different spectroscopic and electrochemical techniques. These analyzes validated the proof of concept by creating a bimodal probe showing an alteration of the signal depending on the redox state of the ligand.Key words: Medical imaging– Coordination complexes – Organic radicals – Lanthanides - Spectroscopy, La naissance de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) marque un progrès majeur dans l’histoire de la radiologie. Depuis bientôt 50 ans, l’IRM est devenu un outil d’imagerie et de diagnostic indispensable. Un des principaux objectifs actuels est d’obtenir un meilleur contraste et une meilleure sensibilité afin de comprendre les phénomènes biochimiques et biologiques pour de meilleurs diagnostiques des patients, on parle alors d’imagerie moléculaire. Le principe de cette discipline est de détecter les molécules spécifiques d’une cible à étudier telles que des séquences d’ADN, des marqueurs cellulaires, des enzymes, des espèces réactives… Il sera alors possible par exemple, de détecter des cancers naissant. Les espèces à étudier sont souvent présentes en très faibles quantités dans les tissus et nécessitent des techniques d’imageries ayant une très bonne sensibilité. L’IRM dispose d’une très bonne résolution mais souffre d’un manque de sensibilité. C’est pourquoi des agents de contraste sont ajoutés afin de gagner en sensibilité. A contrario, l’imagerie optique bénéficie d’une sensibilité accrue mais ne permet pas une étude en profondeur. En couplant ces deux techniques, il serait alors possible d’étudier avec précision les mécanismes moléculaires au plus profond des tissus.C’est dans cette optique que ces travaux de thèse sont nés, afin de mettre au point des agents de contraste à base de lanthanides et de ligands non innocents répondant spécifiquement au stress oxydant. La détection de ce stress oxydant par plusieurs techniques différentes pourrait être réalisée à l’aide de sonde bimodale qui allierait les bénéfices de l’IRM et de l’imagerie optique, à savoir une bonne résolution et une haute sensibilité. Afin de gagner encore plus en sensibilité, une nouvelle technique dérivée de l’IRM, appelée « CEST » pour transfert de saturation par échange chimique est née. L’objet de cette thèse est d’apporter la preuve de concept de sondes bimodales pour la détection d’espèces réactive de l’oxygène par des techniques d’imagerie magnétique et d’imagerie optique.Pour cela, des nouvelles familles de complexes de lanthanides portant un ligand radicalaire ou pro-radicalaire ont été synthétisés chimiquement et ont été étudiés par différentes techniques spectroscopiques, électrochimiques. Ces analyses ont permis de valider la preuve de concept par la création de sonde bimodale montrant une altération du signal en fonction de l’état rédox du ligand.

This PhD thesis is centered on the study of ultrafast photo-induced processes in atoms and molecules at the attosecond (1 as = 10⁻¹⁸ s) and femtosecond (1 fs = 10⁻¹⁵ s) time scales. Two main processes were studied, respectively the photo-dissociation of the iodomethane molecule and the two-photon resonant photoionization of helium. During these works, several experimental developments were performed on the SE1 beamline of the ATTOLab platform, namely the generation of isolated attosecond pulses by waveform synthesis and the characterization of an innovative velocity map imaging (VMI) electron spectrometer. The pump-probe study of the iodomethane photodissociation was initiated by the absorption of a 267 nm photon, and then probed by multiphoton ionization at 800 nm. Photoelectron spectroscopy allows access to a great amount of information about the mechanisms at play. In particular, the temporal evolution of the observed peaks reveals a relaxation dynamics of 75 fs characteristic time. The interpretation of these results, potentially involving a wide variety of transitions, is in progress. A central study of the PhD thesis is the investigation of the resonant two-photon photoionization of helium through the 1s3p to 1s5p bound states. The aim was to resolve the photoemission process in space and time and thus reconstruct the 3D movie at the attosecond scale. To achieve this, we had to combine (i) a coherent extreme ultraviolet photon source based on high harmonic generation, (ii) a VMI spectrometer with high spectral resolution and angular sensitivity and (iii) a broadband photoelectron interferometry technique (Rainbow RABBIT). The complete spectral characterization of the process revealed numerous structures such as spectral and angular phase jumps at the level and between resonances. The theoretical interpretation of the latter evidences the spectral differences between the two-photon-transition dipoles associated to the partial waves composing the electron wave packet. The high quality of the experimental data, which are in remarkable agreement with the simulations, allows the 3D reconstruction of the temporal dependence of the emitted electron wave packet by Fourier transform. At resonance, the dynamics show an emission delay attributed to the transient trapping of the electron on the bound states. Between resonances, the photoemission is perturbed by quantum destructive interferences showing strong angular dependence. This complete study of the quantum photoemission process could be generalized to more complex systems, allowing a deeper understanding of this fundamental process.; Cette thèse porte sur l’étude de processus ultrarapides photo-induits dans des atomes et des molécules aux échelles de temps femtoseconde (1 fs = 10⁻¹⁵ s) et attoseconde (1 as = 10⁻¹⁸ s). Deux études principales ont été menées, respectivement sur la photo-dissociation de la molécule d’iodométhane et sur la photoionisation résonante à deux photons de l’hélium. Au cours de ces travaux, plusieurs développements expérimentaux ont également été menés sur la ligne de lumière SE1 de la plateforme ATTOLab, notamment la génération d’impulsions attosecondes isolées par synthèse d’onde, et la qualification d’un spectromètre à électrons imageur de vecteur vitesse (VMI) innovant. L’étude « pompe-sonde » de la photo-dissociation de l’iodométhane a été initiée par l’absorption d’un photon à 267 nm puis sondée par ionisation multiphotonique à 800 nm. La spectroscopie de photoélectrons apporte alors une grande quantité d’informations sur les mécanismes mis en jeu. En particulier, l’évolution des pics observés révèle une dynamique de relaxation dont la durée caractéristique est de 75 fs. L’interprétation de ces résultats, impliquant potentiellement un grand nombre de transitions, est en cours. La principale étude de ce travail de thèse a été celle de la photoionisation résonante à deux photons de l’hélium, à travers les états liés 1s3p à 1s5p. L’objectif était de résoudre dans l’espace et dans le temps le processus de photoémission et ainsi d’en reconstruire le film 3D à l’échelle attoseconde. Cette étude a nécessité de combiner (i) une source cohérente de photons dans l’extrême ultra-violet, basée sur la génération d’harmoniques d’ordre élevé, (ii) un spectromètre VMI de haute résolution spectrale et sensibilité angulaire, et (iii) une technique d’interférométrie de photoélectrons large bande (Rainbow RABBIT). La caractérisation spectrale complète du processus a révélé de nombreuses structures telles que des sauts de phase spectraux et angulaires au niveau et entre les résonances. L’interprétation théorique de ces dépendances met en évidence les différences spectrales entre les dipôles de transition à deux photons associés aux ondes partielles composant le paquet d’ondes électronique. La qualité des données expérimentales, en accord remarquable avec les simulations, permet de reconstruire par transformée de Fourier la dépendance temporelle des paquets d’ondes électronique émis en trois dimensions. Dans les résonances, la dynamique se caractérise par un retard à l’émission dû au piégeage transitoire de l’électron sur les états liés. Entre les résonances, la photoémission est perturbée par des interférences quantiques destructives qui dépendent fortement de l’angle. Cette étude complète du processus quantique de photoémission pourra être généralisée à des systèmes plus complexes, permettant une meilleure compréhension de ce processus fondamental.

Hyperspectral remote sensing allows for studying large areas of interest through the physicochemical characterization of the observed surfaces.This thesis deals with the identification of minerals found on industrial sites from their reflectance spectra observed in the reflective domain [400-2500] nm. A parametric physical model is proposed to represent a spectrum as the sum of a continuum and localized spectral shapes representing absorption shapes. The first contribution is a spectral deconvolution procedure to adaptively estimate the number of absorptions in a spectrum as well as the associated parameters. This procedure is made up of three steps: continuum removal, absorptions pre-estimation, jointadjustment of continuum and absorptions. Absorptions pre-estimation is the key step, where the absorption parameters (positions, shape parameters) are estimated by an algorithm inspired by Orthogonal Matching Pursuit. This step provides spectrum decompositions for a varying number of absorption shapes, making it possible to use an order selection criterion to estimate their number. The second contribution concerns the identification of minerals for mixture spectra, inspired by a fuzzy logic method and based on the comparison of the estimated parameters with those of a predefined database. This solution takes into account the estimation uncertainties and the possible variations in the reflectance spectra of the minerals. The proposed methods are validated on numerous synthetic and real data, obtained from laboratory measurements. Processing these data raises challenging issues due to the various shapes of the absorptions, their possible overlapping, and their location over a wide range of wavelengths. In addition, extensive validation was performed on hyperspectral images acquired during the survey of two gypsum and kaolinite quarries. The minerals present on the sites are precisely identified.; La télédétection hyperspectrale permet l’étude de larges zones d’intérêt via la caractérisation physico-chimique des surfaces observées. Cette thèse concerne l’identification de minéraux rencontrés sur des sites industriels à partir de leurs spectres de réflectance observés dans le domaine réflectif [400-2500] nm. Un modèle physique paramétrique adapté est proposé pour représenter un spectre comme la somme d’un continuum et de formes spectrales localisées représentant les formes d’absorption. La première contribution est une procédure de déconvolution spectrale pour estimer adaptativement le nombre d’absorptions dans un spectre ainsi que les paramètres associés. Cette procédure est composée de trois étapes : retrait du continuum, pré-estimation des absorptions, ajustement conjoint du continuum et des absorptions. La pré-estimation des absorptions est l’étape clé, où les paramètres (positions, paramètres de formes) des absorptions sont estimés par un algorithme inspiré d’Orthogonal Matching Pursuit. Cette étape fournit des décompositions du spectre pour un nombre variable de formes d’absorption, rendant possible l’utilisation d’un critère de sélection d’ordre pour estimer leur nombre. La deuxième contribution concerne l’identification des minéraux pour des spectres de mélanges, inspirée d’une méthode de logique floue et basée sur la comparaison des paramètres estimés avec ceux d’une base de données prédéfinie. Cette solution tient compte des incertitudes d’estimation et des possibles variations des spectres de réflectance des minéraux. Les méthodes proposées sont validées sur de nombreuses données synthétiques et réelles issues de mesures en laboratoire, posant des difficultés d’analyse du fait d’absorptions de formes variées, possiblement superposées, et positionnées sur une plage très étendue de longueurs d’onde. De plus, une validation extensive a été effectuée sur des images hyperspectrales acquises dans le cadre du survol de deux carrières de gypse et de kaolinite. Les minéraux présents sur les sites sont précisément identifiés.

International audience

The aim of this thesis is to study the 3H4->3H5 of thulium ion for 2,3µm laser emission.Such lasers emitting in the near mid-infrared domain are in high demand nowadays because of their applications in molecules sensing, especially pollutants or biological molecules.The state of the art of the applications of 2.3 µm lasers is detailed, as well as a state of the art of reported lasers sources in this spectral range.The specificities of the 3H_4->3H5 of thulium ions and the properties of the studied materials will be presented. The measurements of key spectroscopic parameters for this transition is also reported., Cette thèse a porté sur l'étude de la transition à 3H4->3H5 de l'ion thulium pour la génération d'une émission laser autour de 2,3 µm.Les lasers émettant dans le domaine spectral du moyen infrarouge suscitent un intérêt croissant pour de nombreuses applications dans le domaine de la détection de molécules, en particulier de molécules polluantes ou d'intérêt biologique. Nous passerons en revue ces applications générales aux lasers moyen infrarouges ainsi que celles spécifiques aux lasers à 2,3µm. Nous présenterons ensuite un état de l'art des sources existantes dans cette gamme spectrale.Nous présenterons ensuite les spécificités de la transition 3H4->3H du thulium ainsi que les propriétés des matrices étudiées. Les mesures des paramètres spectroscopiques cruciaux pour cette transition seront présentées sur un large éventail de matériaux laser.Enfin, les résultats lasers obtenus seront exposés. Des puissances de l'ordre du watt et des rendements trois à à quatre fois supérieurs à ceux reportés dans l'état de l'art ont été obtenus grâce à une meilleure compréhension des phénomènes de transferts entre ions. De plus, un schéma de pompage original basé sur un mécanisme d'avalanche de photons autour de 1,05µm ou 1,45µm a été démontré.Ce nouveau schéma de pompage est particulièrement prometteur pour les architectures laser guidées ou pour les régimes impulsionnels.Une modélisation des systèmes laser proposés, prenant en compte les différents processus de transferts impliqués, est également présenté.

X-ray spectroscopy plays a key role in the domain of laser-generated plasmas as a crucial tool for the investigation of their atomic properties and hydrodynamic evolution. Its role is essential when the evolution of the plasma is mostly determined by radiative transfer phenomena. This is the case for both direct and indirect-drive in Inertial Confinement Fusion (ICF) configurations.Reliable atomic models are needed for hydrodynamic and atomic kinetic codes to simulate the evolution of the plasma. To validate their assumptions and approximations, experimental data must be provided that cover both the emission spectrum and the hydrodynamic evolution with mutually independent diagnostics.We will present the results of the two first steps of a pluriannual project. The two experimental campaigns were realized on the ELFIE laser facility of the LULI laboratory.We first tested an experimental setup by characterizing well-known elements: C and Al. The configuration of the target structure and the drive laser parameters have been optimized in order to obtain a homogeneous plasma. In this case, a 5 ps laser pulse at moderate intensity (I = 10^15 – 10^16 W/cm^2) was focused onto a structured target composed by a Si3N4 substrate coated by a C or Al layer. The electronic density has been measured with a Nomarski interferometer. The Al X-ray and the C XUV emission spectra was measured with a reflection grating spectrometer. The results concerning hydrodynamic and spectral properties of the laser-generated plasma have been compared to the output of the MULTI-fs hydrodynamic code and of the PrismSPECT atomic kinetic software, confirming the reliability of the setup. A good agreement between the experimental and numerical data has been found for aluminium and carbon.The second campaign was aimed to apply a similar configuration to the study of germanium, a well-known ICF ablator material. A 4 ps laser pulse at high intensity (I = 10^17 W/cm^2) was focused onto an aluminium, germanium or compound target (aluminium + germanium) of various width. The electronic density has been extracted via the shadowgraphy technique. The emission spectra have been measured with a Von Hamos PET crystal spectrometer in the 1500-2100 eV spectral range. The experimental results, coupled with the use of MULTI-fs code, showed that the hydrodynamic expansion of the plasma is strongly modified by a pre-pulse. Experimental spectra have been compared to the results of one temperature-one density model and time integrated synthetic spectra via the atomic kinetics codes PrismSPECT and DEDALE (CEA/DAM).Both these two diagnostics allows us to reproduce the plasma expansion and X emission for the two elements. Mixture analysis didn’t show any difference with the single element case.Although the MULTI-fs code overestimates the plasma parameters of the first 200 ps from the laser pulse, probably because of the limitations given by the absorption model, it has been possible to well reproduce the plasma expansion and emission of the two elements.; La spectroscopie X joue un rôle majeur dans le domaine des plasmas générés par laser, étant un outil crucial pour l'investigation de leurs propriétés atomiques, ainsi que de leur évolution hydrodynamique. Ce rôle devient encore plus important quand l'évolution du plasma est fortement déterminée par des phénomènes de transport radiatif. Ceci est le cas de la Fusion par Confinement Inertiel dans le cas d’attaque directe et indirecte.Afin de simuler l’évolution du plasma, il est nécessaire d’avoir des modèles fiables pour les codes d’hydrodynamique et de cinétique atomique. Dans le but de valider leurs hypothèses et approximations, il faut obtenir des données expérimentales qui couvrent la partie dédiée aux spectres d’émission ainsi qu’à l’évolution hydrodynamique de façon indépendante.Nous allons présenter les résultats des deux premières campagnes d’un projet pluriannuel. Les deux campagnes expérimentales ont été réalisées sur l’installation laser ELFIE du laboratoire LULI.Nous avons d’abord testé le dispositif expérimental avec la caractérisation de deux éléments bien connus : le carbone et l’aluminium. La conception de la cible et celle des paramètres laser ont été optimisées afin d’obtenir un plasma homogène. Dans ce cas, une impulsion laser de 5 ps à intensité modérée (I = 10^15 – 10^16 W/cm^2) a été focalisée sur une cible composée d’un substrat de Si3N4 et d’une couche de C ou d’Al. Deux diagnostics principaux ont été utilisés lors de cette expérience : l’un pour mesurer le profil de densité de plasma (interféromètre optique de type Nomarski) et l’autre pour mesurer l’émission X-XUV du plasma (spectromètre à réseau de diffraction). Les résultats concernant les propriétés hydrodynamiques et spectroscopiques du plasma ont été comparés aux sorties des simulations du code hydrodynamique MULTI-fs, ainsi que celles du code de cinétique atomique PrismSPECT, confirmant la fiabilité du dispositif. Un très bon accord a été trouvé entre les résultats expérimentaux et numériques pour l’aluminium et le carbone.La deuxième campagne a permis d’utiliser une configuration similaire pour l’étude du germanium, un matériau utilisé en guise d’ablateur lors des expériences de FCI. Une impulsion laser de 4 ps à haute intensité (I = 10^17 W/cm^2) a été focalisée sur des cibles de différentes épaisseurs d’aluminium, de germanium ou d’un mélange de ces deux matériaux. Le profil de densité électronique a été extrait à l’aide d’un diagnostic d’ombroscopie. Les spectres d’émission ont été mesurés avec un spectromètre Von Hamos à cristal PET dans la gamme 1500-2100 eV. Les résultats expérimentaux, après comparaison avec des résultats de simulations issus de MULTI-fs, ont montré que l’expansion hydrodynamique du plasma est fortement modifiée du fait de la présence d’une pré-impulsion. Les spectres expérimentaux ont été comparés aux résultats d’un modèle pour une température et une densité et aux spectres synthétiques intégrés en temps calculés à l’aide des codes de cinétique atomique PrismSPECT et DEDALE (CEA/DAM).La combinaison de ces deux diagnostics nous ont permis de reproduire l’expansion du plasma et l’émission X des deux éléments purs. L’analyse du mélange n’a montré aucune différence par rapport aux cas de chacun des deux éléments purs.Cependant, nous avons observé que le code MULTI-fs surestime les paramètres plasma dans les 200 premières picosecondes suivant le passage de l’impulsion laser principale. Cette surestimation provient probablement des limitations de modélisation de l’absorption laser dans le plasma.

The field of chiro-plasmonics has developed significantly in recent years. In order to better understand the interplay between the geometry of nanosystems and their intrinsic chirality, we have developed a new experimental set-up for polarization modulation spectroscopy. The developped set-up allows to study optical anisotropies (linear and circular dichroisms, linear birefringence, rotatory power) of individual nanostructures. This is illustrated through two studies of anisotropic nanoparticles. The first study allowed the characterization of the optical anisotropy of dimers of gold spheres. The correlation carried out with electron microscopy was able to demonstrate the efficiency of the new experimental set-up. In a second step, we performed a study of the optical anisotropy of 2D chiral nanosystems which showed the ability of the set-up to measure chiroptic effects at the scale of individual nanoparticles, Le domaine de la chiro-plasmonique s'est largement développé ces dernières années. Dans l'objectif de mieux comprendre les liens étroits entre la géométrie de nano-systèmes et leur chiralité intrinsèque, nous avons développé au cours de ce travail un nouveau dispositif expérimental de spectroscopie à modulation de polarisation. Ce dispositif permet aujourd'hui d'étudier l'anisotropie optique (dichroïsmes linéaires et circulaires, biréfringence linéaire, pouvoir rotatoire) de nanostructures individuelles et cela est illustré à travers deux études de nanoparticules anisotropes. La première étude a permis la caractérisation de l'anisotropie optique de dimères de sphères d'or. La corrélation réalisée avec de la microscopie électronique a pu démontrer l'efficacité du nouveau dispositif expérimental. Dans un second temps, nous avons réalisé une étude de l'anisotropie optique de nano-systèmes chiraux 2D qui a montré la capacité du dispositif à mesurer des effets chiroptiques à l'échelle de nanoparticules individuelles

The subject of this thesis work is the development of a complete setup for the study and characterization of frequency stabilization by optical injection of a compact passive mode-locked laser diode. The experiment includes a fibre frequency reference at 1542 nm based on the stabilization of a laser on a saturated absorption signal of 13C2H2, the stability transfer device (a 200 m long fibre ring cavity) to the frequency comb at 1550 nm and the characterization bench that allowed to obtain the first results of the long-term stability of the optically injected comb. Low power optical injection locking was achieved using a tunable and very stable single frequency source. All the developed devices are based on commercial fiber optics components.Overall, this work has demonstrated the potential but also the limits of 1.55 µm fiber components for the realization of compact and transportable metrological devices, Ce travail de thèse porte sur le développement d'un dispositif complet pour l'étude et la caractérisation de la stabilisation en fréquence par injection optique d'un peigne de fréquences compact à verrouillage passif de modes. Le dispositif est basé sur des technologies fibrées dans une perspective de compacité des montages et comprend trois parties. Une référence de fréquence fibrée à 1542 nm basée sur la stabilisation d'un laser sur un signal d'absorption saturée de 13C2H2. Une stabilité en fréquence de l'ordre de 10-13 entre 1 et 10 000 s de temps d'intégration est démontrée. Une cavité en anneau fibrée pour le transfert de stabilité de fréquence vers le peigne de fréquences à 1550 nm. La cavité présente une stabilité intrinsèque de 6.10-15 à 10 s et a permis de démontrer un transfert de stabilité sur 30 GHz vers deux diodes laser accordables au niveau de 4.10-14 à 1 s. Enfin, un banc de caractérisation qui a permis d'obtenir les premiers résultats de de la stabilité à long terme des modes optiques du peigne injecté par une source mono fréquence très stable. Ces travaux ont permis de démontrer le potentiel mais aussi les limites des composants fibrés à 1,55 µm pour la réalisation de dispositifs métrologiques compacts dans la perspective de réaliser des dispositifs transportables.

Les bioaérosols sont particulièrement intéressant à étudier, notamment par fluorescence optique. Parmi les bioaérosols, les pollens sont d'un intérêt majeur en raison de leur fort impact sanitaire et climatique, appelé à s'intensifier dans les décennies à venir sous l'effet du changement climatique. Historiquement étudiés par microscopie, les pollens sont depuis une décennie également étudiés par fluorescence et plus rarement par diffusion optique. On se propose ici de quantifier en laboratoire la diffusion optique de pollen, résolue en polarisation, en raisonnant sur le pollen d'ambroisie, principal allergène en France. Le pollen d'ambroisie possède une large taille (20 µm) et une structure très complexe, avec des irrégularités de surface de l'ordre du micromètre, pour lequel la diffusion ne suit pas, à priori, la théorie de Mie. L'étude, récemment publiée dans JQSRT (Cholleton et al., 2020), est réalisée à deux longueurs d'onde., Bioaerosols are particularly interesting to study, especially by optical fluorescence. Among bioaerosols, pollens are of major interest because of their strong health and climatic impact, which is expected to intensify in the coming decades due to climate change. Historically studied by microscopy, pollens have also been studied for a decade by fluorescence and more rarely by optical scattering. We propose here to quantify in the laboratory the optical scattering of pollen, resolved in polarization by reasoning on ragweed pollen, the main allergen in France. The ragweed pollen has a large size (20 µm) and a very complex structure, with surface irregularities of the order of a micrometre, for which the scattering does not follow, a priori, the Mie theory. The study, recently published in JQSRT (Cholleton et al., 2020), is carried out at two wavelengths.